內(nèi)容簡介：
高頻與脈沖電應(yīng)力下局部放電檢測方法的研究，碩士學(xué)位論文，共82頁。
摘要：隨著電力電子技術(shù)和器件在高壓領(lǐng)域的發(fā)展與進(jìn)步,高頻高壓智能設(shè)備如換流閥陽極飽和電抗器、高頻電力電子變壓器等得到廣泛應(yīng)用。但由于設(shè)備長期受到強高頻與脈沖電應(yīng)力作用,其復(fù)雜苛刻工況,目前已設(shè)計或投入運行設(shè)備絕緣過早失效已成為普遍且突出的問題。局部放電檢測是考察與評估絕緣狀態(tài)有效的手段之一,但面臨高脈沖重復(fù)率、陡上升/下降沿電壓波形,常規(guī)局放檢測方法已經(jīng)失效,因此,迫切需求一種適用于高頻與脈沖電應(yīng)力下局部放電檢測方法,并以此來研究局部放電行為與影響因素,為高頻高壓智能設(shè)備絕緣設(shè)計與狀態(tài)評估奠定測試方法的基礎(chǔ)。
文中通過高頻電流傳感器、耦合電容器、示波器等搭建高頻局部放電試驗平臺,給出了一套系統(tǒng)的適用于高頻與脈沖電應(yīng)力下的局部放電檢系統(tǒng),具體包括:
利用高頻電流傳感器測量局部放電脈沖電流信號,通過并聯(lián)耦合電容器的差分處理提高測量結(jié)果信噪比,然后經(jīng)基于經(jīng)驗?zāi)B(tài)分解(EMD)的小波閾值去噪方法對信號進(jìn)行閾值降噪、分解重構(gòu)、極性判別提取有效局部放電量、放電次數(shù)、相位等特征量。
局部放電量是局放檢測中最重要的參量之一,文中基于卷積模型與方波響應(yīng)實驗獲取傳感器頻率響應(yīng)特性,利用基于增量的Wiener反卷積模型對測量結(jié)果進(jìn)行波形還原,解決了傳感器高頻響應(yīng)失真與局部放電量校正問題,并以此得到了單一局部放電脈沖電流信號的放電量。
此外,基于上述硬件構(gòu)架與軟件設(shè)計思路,文中基于Labview 發(fā)了一套局部放電檢測系統(tǒng),對局放數(shù)據(jù)進(jìn)行實時采集與處理,從而便于批量便捷分析與提取局部放電特征量。
為模擬換流閥陽極飽和電抗器與高頻電力電子變壓器的實際運行工況,文中設(shè)計了典型電極與類飽和電抗器電極,依據(jù)實驗數(shù)據(jù)與理論分析工作,探究了高頻與脈沖電應(yīng)力下局部放電行為及其頻率、電壓幅值等對其影響程度,并通過空間電荷的駐留積累效應(yīng)對實驗現(xiàn)象與絕緣過早破壞現(xiàn)象進(jìn)行討論分析,指出高電壓上升率與快速翻轉(zhuǎn)是造成絕緣破壞的首要因素。為驗證其上述實驗中頻率對局部放電與材料絕緣破壞影響的相關(guān)性,文中使用SEM電鏡掃面方法觀測其聚酰亞胺絕緣表面擊穿點位置附近微觀劣化程度,并指出溫度與頻率對絕緣劣化程度造成的不同影響,且與工頻工況下絕緣劣化程度有很大不同。
本文中的實驗數(shù)據(jù)以及仿真工作,對高頻智能設(shè)備的絕緣狀態(tài)評估與全壽命周期管理有重要的理論價值和現(xiàn)實意義,對大量已建直流輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性以及現(xiàn)有設(shè)備的運檢、更新工作提供一定的指導(dǎo)價值。
關(guān)鍵字:高頻與脈沖;局部放電檢測方法;信號去噪;放電量校正;
第一章緒論
自20世紀(jì)以來,隨著電力電子技術(shù)發(fā)展與大功率電子半導(dǎo)體器件的出現(xiàn),體積小、功率大、效率高的高頻直流輸變電設(shè)備被拓展應(yīng)用于高壓直流輸電等領(lǐng)域,其相關(guān)安全與可靠性研究備受關(guān)注。高壓直流輸電以其交流輸電不可替代的優(yōu)點,在遠(yuǎn)距離大功率輸電、電纜輸電和交流系統(tǒng)的非同步聯(lián)絡(luò)等方面得到了廣泛的應(yīng)用。但是,高壓直流電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸送功率大,其整體運行的可靠性對整個電力系統(tǒng)的影響非常重大。因此,為防止直流輸變電設(shè)備止大面積停電事故,提高電網(wǎng)安全可靠性,從引發(fā)電網(wǎng)大面積停電事故的主要源頭即輸變電設(shè)備故障角度積極 展輸變電裝備運行安全科學(xué)與技術(shù)的基礎(chǔ)研究,以便從電網(wǎng)事故主要引發(fā)源頭上構(gòu)筑防御大型互聯(lián)電網(wǎng)大面積停電事故的第一道防御系統(tǒng),為實施“西電東送,南北互供、全國聯(lián)網(wǎng)“戰(zhàn)略和特高壓交直流輸電系統(tǒng)建設(shè)提供理論基礎(chǔ)和關(guān)鍵技術(shù)支持[1,2]。
高頻直流輸變電設(shè)備(如換流閥飽和電抗器、高頻電力電子變壓器等)既是構(gòu)成現(xiàn)代新型直流輸電系統(tǒng)的主體,又是引發(fā)直流輸電系統(tǒng)事故及電網(wǎng)大面積停電事故的源頭。但該設(shè)備的運行環(huán)境與常規(guī)輸變電設(shè)備不同,所承受的高脈沖重復(fù)率與電壓上升率使得設(shè)備絕緣工況復(fù)雜多變。此外,隨著工作電壓頻率的升高,極化引起的絕緣介質(zhì)損耗和導(dǎo)體功率密度增大,導(dǎo)致介質(zhì)和內(nèi)部溫度上升,加劇絕緣劣化速度。因此,在強高頻與脈沖電應(yīng)力下,設(shè)備絕緣過早失效的現(xiàn)象日益凸顯,嚴(yán)重影響系統(tǒng)的安全運行[3_5]。面臨更復(fù)雜荀刻的工況,其中包含的眾多基礎(chǔ)科學(xué)問題還亟待解決,高頻與脈沖電應(yīng)力下局部放電特性與劣化機(jī)理尚不明
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